Hodnocení externí a interní expozice chemickým látkám v lidské populaci

Mgr. Nina Pálešová, Ph.D.

Disertační práce

Assessment of external and internal exposure to chemicals in human population

Anotace:

Navzdory všem benefitům, které chemické látky přinášejí do každodenního života, má jejich uvolňování do prostředí nepříznivý dopad na lidské zdraví. Hodnocení expozice těmto chemickým látkám je klíčovým krokem při zkoumání nepříznivých zdravotních dopadů environmentální expozice na zdraví člověka. Lidský biomonitoring, metoda hodnocení vnitřní expozice, která využívá kvantifikaci biomarkerů expozice spolu s biomarkery účinku, v poslední době získává značnou vědeckou pozornost díky pokrokům v analytické chemii. Kromě studií environmentálních expozic obecné populace je třeba se zaměřit i na specificky citlivé skupiny populace (např. těhotné ženy, děti, pracovně exponovaní lidé) kvůli jejich zvýšené expozici a zvýšené náchylnosti k nepříznivým účinkům. Hasičství, jako jedno z nejnebezpečnějších povolání, zahrnuje kromě jiných zátěžových faktorů i expozici komplexní směsi nebezpečných znečišťujících látek, z nichž mnohé jsou spojovány s nepříznivými účinky na lidské zdraví. Tato disertační práce si kladla za cíl 1) provést hodnocení vnitřní expozice chemickým látkám u českých hasičů, 2) interpretovat získané výsledky v kontextu zdravotních rizik, 3) kombinovat získaná expoziční data s údaji z dotazníků a relevantními daty zdravotních efektů (jaterní a lipidické biomarkery) a 4) navrhnout opatření na minimalizaci pracovní chemické expozice a souvisejících zdravotních rizik u hasičů. Výzkum je postavený na čtyřech studiích publikovaných ve vědeckých časopisech, které společně tvoří jádro této disertační práce. Výsledky potvrdily zvýšenou expozici hasičů per- a polyfluoralkylovaným látkám (PFAS), polycyklickým aromatickým uhlovodíkům (PAHs) a olovu (Pb) ve srovnání s kontrolní populací. U některých participantů bylo pozorováno překročení dostupných referenčních hodnot pro perfluorooktanovú kyselinu (PFOA), perfluoroktansulfonovú kyselinu (PFOS) a arsen. Délka hasičské kariéry, věk a kontakt s ohněm byly identifikovány jako významné determinanty vnitřní expozice PFAS, PAHs a Pb. Dále byli odhaleny významné asociace mezi sledovanými chemickými látkami (posuzovanými jednotlivě i ve směsi) a změnami hladin lipidových a jaterních biomarkerů, které jsou považovány za rizikové faktory kardiovaskulárních onemocnění. Tato práce zdůrazňuje význam lidského biomonitoringu z hlediska hodnocení chemických směsí a souvisejících nepříznivých zdravotních účinků. Výstupy této práce přispívají k porozumění komplexní chemické expozici hasičů a jejímu potenciálnímu propojení s kardiovaskulárním zdravím. Výsledky zdůrazňují potřebu systematického monitorování a mohou být využity jako nástroj pro vědecky podložené intervence ke snížení pracovní expozice hasičů a souvisejících zdravotních rizik.

Abstract:

Despite all the undeniable benefits of man-made chemicals to everyday life, their release into the environment adversely impacts human health. Exposure assessment is an essential step in the investigation of adverse health impacts of environmental chemicals on human populations. Human biomonitoring, an internal exposure assessment method employing quantification of biomarkers of exposure, along with biomarkers of effect and/or susceptibility in biological matrices, has recently gained considerable scientific attention due to advances in analytical chemistry. Besides the studies of involuntary environmental exposures of the general population, specific sensitive population subgroups (e.g., pregnant women, children, occupationally exposed individuals) need special attention due to their increased exposure and/or increased susceptibility to adverse effects. Firefighting, as one of the most hazardous occupations, is associated (besides other stress factors) with exposure to a complex mixture of hazardous pollutants, many of which are infamous due to their adverse health effects. This PhD thesis aimed 1) to perform internal exposure assessment to chemicals in Czech firefighters, 2) to interpret obtained results in the context of health risks, 3) to combine obtained exposure data with the data from questionnaires and relevant effect biomarkers data (liver function and serum lipid biomarkers), and 4) to propose science-based measures to minimise firefighters´ occupational exposure and associated health risks. In this regard, the research revolves around four studies published in scientific journals, which collectively comprise the core of the PhD thesis. Overall, the results confirmed increased firefighters´ exposure to per- and polyfluoroalkylated substances (PFAS), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), and lead (Pb), compared to the non-occupationally exposed control population. Exceedance of available guidance and/or reference values in some individuals was observed for perfluorooctanoic acid, perfluorooctane sulfonic acid, and arsenic. Length of firefighting career, age, and contact with fire were significant determinants of PFAS, PAH, and Pb internal exposure. Mixture models revealed significant associations between chemical exposures and alteration of liver and lipid biomarkers, which are considered risk factors for cardiovascular diseases. This PhD thesis highlights the importance of human biomonitoring in terms of assessment of chemical mixtures and associated adverse health effects. The results enhance our understanding of firefighters´ complex chemical exposure and its potential link to their cardio-metabolic health. Our findings highlight the need for systematic monitoring and serve as a tool for science-based interventions for minimization of firefighters´ occupational exposure and associated health risks.

Keywords

lidský biomonitoring, hodnocení expozice, pracovní expozice, hasiči, zdravotní účinky, kardiovaskulární zdraví, PFAS, PAHs, těžké kovy, human biomonitoring, exposure assessment, occupational exposure, firefighters, health effects, cardiovascular health, heavy metals

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 25. 7. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 4. 9. 2024
• Vedoucí: doc. RNDr. Pavel Čupr, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Hana Šlachtová, Ph.D., Marta Oliveira, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Životní prostředí a zdraví / Environmentální chemie a toxikologie